{"id":31221,"date":"2024-10-08T09:11:53","date_gmt":"2024-10-08T09:11:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.harsle.com\/?p=31221"},"modified":"2024-11-21T01:04:01","modified_gmt":"2024-11-21T01:04:01","slug":"calculation-of-punch-strength","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.harsle.com\/de\/calculation-of-punch-strength\/","title":{"rendered":"Berechnung der Schlagfestigkeit"},"content":{"rendered":"

Bei meiner Besch\u00e4ftigung mit der Metallverarbeitung und -herstellung sto\u00dfe ich oft auf den kritischen Aspekt von Schlagst\u00e4rke<\/a> Berechnung. Die genaue Berechnung der Stempelfestigkeit ist entscheidend f\u00fcr die Effizienz und Sicherheit von Arbeitsabl\u00e4ufen. Durch die Bestimmung der f\u00fcr verschiedene Anwendungen erforderlichen Festigkeit k\u00f6nnen wir die Leistung optimieren, Materialverschwendung reduzieren und die Lebensdauer unserer Werkzeuge erh\u00f6hen. In diesem Artikel gebe ich Einblicke in die Methoden und Faktoren, die die Stempelfestigkeit beeinflussen, und helfe Ihnen, fundierte Entscheidungen f\u00fcr Ihre Projekte zu treffen. Lassen Sie uns die Berechnungen n\u00e4her betrachten, die diesem wichtigen Prozess zugrunde liegen.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt F\u00e4lle, in denen Probleme auftreten, wie z. B. Stempel<\/a> Spitzenbr\u00fcche und Flanschbr\u00fcche treten w\u00e4hrend des Stanzvorgangs auf.<\/p>\n\n\n\n

Die Ursache f\u00fcr diese Probleme liegt h\u00e4ufig in fehlenden technischen Daten zu Normteilen oder in der Wahl des Materials oder der Form des Stanzwerkzeugs. Um diese Probleme zu vermeiden, werden hier Normen f\u00fcr den korrekten Einsatz von Stanzwerkzeugen vorgestellt, die Faktoren wie die Dauerfestigkeit von Werkzeugstahl und die Spannungskonzentration an Flanschen ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n\n\n\n

1. Berechnung der Schlagkraft<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u25cf Stanzkraft P\uff3bkgf\uff3d<\/p>\n\n\n\n

P\uff1d \u2113t\u03c4\u2026 \u2026\u2026\u2026\uff081\uff09\u2113 : Stanzprofill\u00e4nge\uff3bmm\uff3d\uff08Bei einem runden Stempel, \u2113\uff1d\u03c0d\uff09t : Materialdicke\uff3bmm\uff3d<\/p>\n\n\n\n

\u03c4 : Scherfestigkeit des Materials (kgf\/mm2) (\u03c4\u22520,8 x Zugfestigkeit \u03c3B)<\/p>\n\n\n\n

[Beispiel 1] Die maximale Stanzfestigkeit P beim Stanzen eines runden Lochs mit einem Durchmesser von 2,8 mm in ein hochfestes Stahlblech mit einer Dicke von 1,2 mm (Zugfestigkeit 80 kgf\/mm2) betr\u00e4gt: Wenn P = \u2113t\u03c4, Scherfestigkeit \u03c4 = 0,8 \u00d7 80 = 64 kgf\/mm2<\/p>\n\n\n\n

P = 3,14 \u00d7 2,8 \u00d7 1,2 \u00d7 64 = 675 kgf<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

2. Bruch der Stempelspitze<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u25cf Auf die Stempelspitze ausge\u00fcbte Spannung \u03c3\uff3bkgf\/mm2\uff3d<\/p>\n\n\n\n

\u03c3 = P\/A P : Stanzkraft, A : Querschnittsfl\u00e4che der Stempelspitze (a) f\u00fcr Schulterstempel<\/p>\n\n\n\n

\u03c3s\uff1d4 t\u03c4\/d\u2026 \u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\uff082\uff09 \uff08b \uff09F\u00fcr den Injektorstempel \u03c3J\uff1d4d t\u03c4\/\uff08d2\uff0dd12\uff09\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\uff083\uff09<\/p>\n\n\n\n

[Beispiel 2] Ermitteln Sie die M\u00f6glichkeit eines Bruchs der Stempelspitze bei Verwendung der Schulterstempel SPAS6-50-P2.8 und der Jector-Stempel SJAS6-50-P2.8 (Abmessung d1 = 0,7, siehe S. 186). Die Stanzbedingungen sind dieselben wie in Beispiel 1.<\/p>\n\n\n\n

\uff08a\uff09F\u00fcr den Schulterstempel gilt aus Formel (2): \u03c3s=4\u00d71,2\u00d764\/2,8=110 kgf\/mm2<\/p>\n\n\n\n

\uff08b\uff09F\u00fcr den Auswerferstempel gilt aus Formel\uff083\uff09:\u03c3J\uff1d4\u00d72.8\u00d71.2\u00d764 \/\uff082.82\uff0d0.72\uff09\uff1d117 kgf\/mm2<\/p>\n\n\n\n

Aus Abb. 2 k\u00f6nnen wir ersehen, dass bei einem \u03c3s von 110 kgf\/mm2 die M\u00f6glichkeit besteht, dass bei einem D2-Stempel bei etwa 9.000 Sch\u00fcssen ein Bruch auftritt.<\/p>\n\n\n\n

Bei Materialwechsel auf M2 erh\u00f6ht sich diese auf ca. 40.000 Schuss. Die M\u00f6glichkeit f\u00fcr den Injektorstempel findet sich auf die gleiche Art und Weise.<\/p>\n\n\n\n

Da der Querschnitt kleiner ist, bricht die Stempelspitze nach etwa 5.000 Sch\u00fcssen. Ein Bruch tritt nicht auf, wenn die w\u00e4hrend des Gebrauchs auf den Stempel ausge\u00fcbte Spannung geringer ist als die maximal zul\u00e4ssige Spannung f\u00fcr das jeweilige Stempelmaterial. (Dies ist jedoch nur ein Richtwert, da der tats\u00e4chliche Wert je nach Matrizengenauigkeit, Matrizenstruktur und gestanztem Material sowie Oberfl\u00e4chenrauheit, W\u00e4rmebehandlung und anderen Bedingungen des Stempels variiert.)<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

3. Mindeststanzdurchmesser<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u25cf Minimaler Stanzdurchmesser: dmin. dmin\uff1d4t\u03c4\/\u03c3 \u03c3: Dauerfestigkeit von Werkzeugstahl [kgf\/mm2]<\/p>\n\n\n\n

\uff3bBeispiel 3\uff3d Der minimale Stanzdurchmesser, der beim Stanzen von 100.000 Sch\u00fcssen oder mehr in SPCC mit einer Dicke von 2 mm mit einem M2-Stempel m\u00f6glich ist, ist der folgende. dmin \uff1d4t\u03c4\/\u03c3\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\uff084\uff09 \uff1d4\u00d72\u00d726\/97\u22522,1 mm Dauerfestigkeit f\u00fcr M2 bei 100.000<\/p>\n\n\n\n

Sch\u00fcsse: \u03c3 = 97 kgf\/mm2 (aus Abb. 2) \u03c4 = 26 kgf\/mm2 (aus Tabelle 1)<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

4. Bruch durch Knicken<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

\u25cf Knicklast P\uff3bkgf\uff3d P\uff1dn\u03c02EI\/\u21132 \u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\uff085\uff09 \u2113\uff1d\u221a n\u03c02EI\/P \u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\uff086\uff09 n : Koeffizient n\uff1d1 : Ohne Abstreiferf\u00fchrung<\/p>\n\n\n\n

n = 2: Mit Abstreiferf\u00fchrung I: Tr\u00e4gheitsmoment 2. Grades [a mm4] F\u00fcr einen runden Stempel gilt: I = \u03c0d4\/64 \u2113: L\u00e4nge der Stempelspitze [mm]<\/p>\n\n\n\n

E: Elastizit\u00e4tsmodul (kgf\/mm2) D2: 21000 M2: 22000 HAP40: 23000 V30: 56000<\/p>\n\n\n\n

Wie die Euler-Formel zeigt, k\u00f6nnen Ma\u00dfnahmen zur Verbesserung der Knickfestigkeit P beispielsweise die Verwendung einer Abstreiferf\u00fchrung, die Verwendung eines Materials mit h\u00f6herem Elastizit\u00e4tsmodul (SKD \u2192 SKH \u2192 HAP) und die Verk\u00fcrzung der Stempelspitze umfassen. Die Knicklast P gibt die Belastung an, die beim Knicken und Brechen eines Stempels entsteht. Bei der Auswahl eines Stempels ist daher ein Sicherheitsfaktor von 3\u20135 zu ber\u00fccksichtigen. Bei der Auswahl eines Stempels zum Stanzen kleiner L\u00f6cher m\u00fcssen die Knicklast und die auf den Stempel ausge\u00fcbte Spannung besonders ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n\n\n\n

[Beispiel 4] Berechnen Sie die Gesamtl\u00e4nge des Stempels, die beim Stanzen eines \u03c68-Lochs in Edelstahl 304 (Blechdicke 1 mm, Zugfestigkeit \u03c3b \uff1d60 kgf\/mm2) mit einem geraden Stempel (D2) kein Beulen verursacht. Aus Formel (6): \u2113 \uff1d\u221a n\u03c02EI\/P\uff1d\u221a 2\u00d7\u03c02\u00d721000\u00d7 201\/1206\uff1d262 mm Bei einem Sicherheitsfaktor von 3 gilt: \u2113\uff1d262\/3\uff1d87 mm Bei einer Blechdicke t des Stempels von 20 mm kann ein Beulen durch Verwendung eines Stempels mit einer Gesamtl\u00e4nge von 107 mm oder weniger verhindert werden. Bei einem Stempel auf Basis der Abstreiferplatte (die Spitze der Stempelplatte wird durch den Abstand gef\u00fchrt) sollte die Gesamtl\u00e4nge 87 mm oder weniger betragen.<\/p>\n\n\n\n

[Beispiel 5] Die Knicklast P bei Verwendung eines Stempels SHAL5-60-P2.00-BC20 ohne Abstreiferf\u00fchrung ist wie folgt.<\/p>\n\n\n\n

P \uff1dn\u03c02EI\/\u21132\uff1d1\u00d7\u03c02\u00d722000\u00d70,785\/202\uff1d426 kgf<\/p>\n\n\n\n

  Wenn der Sicherheitsfaktor 3 ist, dann tritt bei einer Stanzkraft von 142 kgf oder weniger kein Knicken auf, P=426\/3=142 kgf.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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